WO2016034167A2 - System zum erstellen von steuerungsdatensätzen für roboter - Google Patents

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Sami Haddadin
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Cavos Bagatelle Verwaltungs Gmbh & Co. Kg
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    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • control data record encompasses control and / or regulation data or control and / or regulation commands or control and / or regulation programs and mixed forms thereof Size of the robot, whereby the robot solves a task associated with the respective control data set, for example, performs a manufacturing step on an assembly line or handling of an object
  • the object of the invention is to specify a system that makes it possible to determine optimized control data records for the control and / or regulation of networked robots.
  • the invention results from the features of the independent claims. Advantageous developments and refinements are the subject of the dependent claims. Other features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description and the explanation of embodiments of the invention, which are illustrated in the figures.
  • the task is solved with a system for creating control data sets for networked robots.
  • the networking of the robots R 1, the optimizer OE and the database DB is preferably designed as an Internet-based data network or communication network.
  • the networking can be wired or wireless (eg.
  • Radio link or be implemented as a mixed form.
  • robot is understood to be a broad one, comprising in particular: robots with at least one controllable or controllable unit, such as a robot
  • Robot includes in particular controllable or controllable robots with local or distributed intelligence, humanoids, self-learning robots, semi-autonomous and autonomously acting robots, flying robots (drones), buoyant robots, submersible robots, mobile robots (autonomous road traffic), medically usable robots (eg surgical robots) and in particular combinations thereof.
  • the control unit SE is advantageously connected to controllable and / or controllable units of the robot R. It preferably comprises a processor for executing the control data records SD, or of executable programs generated based on the control data records SD.
  • a control data record SD permits or defines a concrete control / regulation of the respective robot R, such that when executing the commands of the control data set SDi (A k ) the task A k is fulfilled.
  • control data record is understood broadly in the present case, it includes, for example, control commands, logical syntax, parameters, formulas, data, etc.
  • the control data sets SDi (A k ) are preferably local for each robot, ie stored at the location of the robot, on the memory unit SPE.
  • the storage unit SPE for example, may be a commercially available mass storage.
  • the term "task A k" is understood herein broadly.
  • the object A k can consist, for example, to modify the mechanical, electrical and / or other state of the robot R in a predetermined manner and / or by the action of the robot R on its environment to change the state of the environment in a predetermined way.
  • an object may be to pick up an object with a robot's gripper arm at a position P1, to transfer it to a position P2 and deposit it there.
  • the multiplicity of possible control data sets results, for example, from the fact that different paths / theses can be traveled at different speeds or slowly between the points P1 and P2, etc. It is assumed in the present case that a control data set SDi (A k ) is typically a Variant of several possible variants for solving the task A k indicates.
  • a task A k for the robot R can also be solved with the control data sets SDi (A k ) ', SDi (A k ) ", SDi (A k )", ..., the number of inverted commas each being different Identify variants of the control data record.
  • SDi (A k ) 'and SDi (A k ) can be found, for example, in US Pat
  • the robot R are presently known for a number of m tasks A k according to a number of m control data sets SDi (A k ), each control data set SDi (A k ) solves the task A k .
  • Each robot R thus has its own local fund of control data sets SDi (A k ) to solve certain tasks A k .
  • the unit EE for (local) specification of a new, unknown, ie not yet solved task A m + i for the robot R , preferably has a haptic, acoustic and / or an optical input interface, by means of which a user the new task A can enter or specify m + i.
  • such a task A m + i may be to place the object not at P2, but at P3, with P2 P3.
  • the unit EE may have an electronic data interface via which the new task A m + i can be specified, for example, by computer.
  • the unit EH is advantageously connected to the unit EE, and preferably includes a processor and a programming that allows, based on a new task A m + i corresponding to the new robot R, a control data set SDi (A m + i) for execution task A m + i to determine.
  • the unit EH self-learning executed and set up.
  • the determination of the control data set SDi (A m + i) is automated.
  • the determination of the control data set SDi (A m + i) by the unit EH, based on the control data sets SDi (A k ) for k 0 to m. This means that already determined and thus locally known control data sets SDi (A k ) are used as the basis for the preparation of the control data set SDi (A m + i) and, for example, the
  • Control data set SDi (A m + i) is determined by a corresponding variation of one or more of the known control data sets SDi (A k ) to the new task A m + i.
  • the unit EH thus makes it possible for the robot R, with the locally available computing power control data sets SDi (A m + i) to perform / fulfill new task A m + i to determine.
  • the evaluation unit BE is advantageously connected to the unit EH, and preferably comprises a processor and a programming which allows the control data set SDi (A m + i) determined by the unit EH to be identified with respect to at least one parameter P1 with the characteristic K P i (SDi (A m + i)).
  • a parameter P1 can, for example, be the energy expenditure or the time required by the robot R 1 to completely or partially convert the sequence defined by the control data record SDi (A m + i).
  • the characteristic K P i (SD i (A m + i)) can preferably be understood as a quality measure which indicates the quality of the control data set SDi (A m + i) with regard to the parameter P 1.
  • a variety of other parameters P1 are conceivable, depending on Application or requirements can be selected alternatively or additionally.
  • the parameter P1 can also be a combination of different (sub) parameters, ie a parameter vector.
  • the key figures K P i (SDi (A k )) are stored in the local memory unit SE, and are thus ready for further use.
  • the communication unit KE is used for communication with the optimizer OE and / or the database DB and / or other robots R *, and is advantageous as digital
  • the proposed system is further distinguished by the fact that the optimizer OE is designed and configured to determine, as requested by a robot R, a control data set SDi , p 2 (A m + i) optimized at least with respect to a given parameter P2, the request by the robot R, then takes place, if the characteristic K P i (SDi (A m + i)) does not satisfy a given condition.
  • the control data set SDi (A m + i) determined by the unit EH does not have the required quality (index Kpi (SDi (A m + i)) with respect to the parameter P1
  • the optimizer will a control record optimized with respect to parameter P2
  • the optimizer can be implemented as a unit with at least one processor and corresponding programming in the data network.
  • the computing power and the degree of parallelization of the optimizer are advantageously many times higher than the computing power and the degree of parallelization of a unit EH.
  • the optimizer OE may alternatively be designed as a collaborative agent system in the data network, which comprises at least the units EH, as agents, wherein the determination of the optimized
  • Control record SD iiP2 (A m + i) in one, several or all units EH, takes place.
  • the latter variant uses distributed computing capacities to solve complex problems
  • the optimizer OE is designed self-learning, that is, it makes use of existing knowledge, in order to solve new optimization problems, for example.
  • the optimizer OE and the control data sets SDi (A k ) of the local robot R known and are used to determine the control data sets SD iiP2 (A k ).
  • the determination of the optimized control data set takes place SDi , p 2 (A m + i) advantageous on the basis already optimized by the optimizer OE
  • the parameters P1 and P2 are identical.
  • a control data set is optimized with regard to a uniform parameter, for example the energy consumption of the robot.
  • the parameter P1 and / or the parameter P2 is a partial energy consumption or a total energy consumption of the robot in the execution of the respective control data set SD ,, or a partial or total time duration, the robot for executing the respective control data SD, or requires one Combination of it.
  • a control data set is optimized with regard to a uniform parameter, for example the energy consumption of the robot.
  • the parameter P1 and / or the parameter P2 is a partial energy consumption or a total energy consumption of the robot in the execution of the respective control data set SD ,, or a partial or total time duration, the robot for executing the respective control data SD, or requires one Combination of it.
  • the application and requirement other sizes and / or parameter combinations are conceivable.
  • P1 P2 be the total energy consumption of the robot when executing a complete control data set SDi (A m + i).
  • K P i SD i (A m + i)
  • the index K P i (SDi (A m + i)) is greater than a predetermined limit, (ie the implementation of the control data set SDi (A m + i) is energy-inefficient), so that by the respective robot R, a
  • Request to the optimizer OE is made to determine a with respect to the total energy consumption P2 optimized control record SD iiP2 (A m + i).
  • the optimizer OE can determine the optimized control data record SD IIP2 (A m + i) on the basis of the control data record SDi (A m + i) previously determined by the unit EH.
  • the optimizer OE can determine the optimized control data record SD IIP2 (A m + i) on the basis of the specified task A m + i, and the specification of the control data record SD IIP2 (A m + i) to be determined under the condition of an optimization of the parameter P2. redetermine.
  • control data set SDi (A m + i) and the characteristic Kpi (SDi (A m + i)) are advantageously used in the determination.
  • Database DB stores the optimized by the optimization unit OE control data set SDi , p 2 (A m + i), and for the execution of the task A m + i to the robot R, provides.
  • the optimizer OE also comprises a valuation unit BE 0 PT, which evaluates the optimized control data record SD iiP2 (A m + i) determined by the optimizer OE with regard to at least one parameter P2 with the characteristic K P2 (SDi (A m + i)).
  • the proposed system thus makes it possible to optimize a control data set SDi (A m + i) generated locally, ie at the location of a robot R, with respect to one
  • the optimizer OE preferably has access to all control data sets SDi (A k ), SD iiP2 (A k ) already known in the (possibly worldwide) data network and associated key figures K P i (SDi (A k )), K P2 (SDi (A k )).
  • the optimizer is designed in such a way that the determination of the optimized control data set SD IIP2 (A m + i) takes place in the context of what is known as "cloud computing.”
  • cloud computing knowledge of other, possibly globally distributed, robots R, can be used for control or control purposes Control records are used.
  • the database DB preferably comprises the storage units SPE ,.
  • the database DB may comprise one or more digital storage units SPE distributed in the data network.
  • Optimizer OE optimized control record SDi , p 2 (A m + i) stores and to
  • Execution of the task A m + i to the robot R provides.
  • Fig. 1 shows a schematic structure of a variant of the proposed
  • System. 1 shows a schematic structure of a variant of the proposed system for creating control data sets for networked robots, comprising three robots Ri, R2, R3, an optimizer OE and a database DB, which are networked with each other via a data network DN.
  • a control unit SE for
  • the data communication between the respective robot R, and its associated local units (SE ,, SPE ,, ⁇ ,, ⁇ ,, BE, and KE,) results in this embodiment according to the arrows shown.
  • the optimizer OE is designed and configured to determine, as required by a robot R, a control data set SDi , p 2 (A m + i) optimized at least with respect to a given parameter P2, the request being made by the robot R, if the Characteristic K P i (SDi (A m + i)) of a given condition is not enough.
  • the database DB stores the control data sets SDi , p 2 (A m + i) optimized by the optimizer OE and supplies them to the robot R for executing the task A m + i.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine System zum Erstellen von Steuerungsdatensätzen für vernetzte Roboter, aufweisend mehrere Roboter (Ri), mit i = 1, 2, 3,..., n, und n ≥ 2, einen Optimierer (OE), und eine Datenbank (DB), die über ein Datennetz miteinander vernetzt sind, wobei jeder Roboter (Ri), zumindest aufweist: eine Steuereinheit (SEi), zur Steuerung und/oder Regelung des Roboters (Ri); eine Speichereinheit (SPEi), zur Speicherung von Steuerungsdatensätzen SDi(Ak), die jeweils die Steuerung des Roboters (Ri), entsprechend einer vorgegebenen Aufgabe (Ak) ermöglichen, mit k = 0, 1, 2,..., m; eine Einheit (EEi), zur Vorgabe einer neuen Aufgabe (Am+1) für den Roboter (Ri), wobei gilt Am+1 ≠ Ak; eine Einheit (EHi), zur Ermittlung eines Steuerungsdatensatzes SDi(Am+1) zur Ausführung der Aufgabe (Am+1) durch den Roboter (Ri), eine Bewertungseinheit (BEi), die den von der Einheit (EHi), ermittelten Steuerungsdatensatz SDi(Am+1) hinsichtlich zumindest eines Parameters (P1) mit der Kennzahl KP1(SDi(Am+1)) bewertet, und eine Kommunikationseinheit (KEi), zur Kommunikation mit dem Optimierer (OE) und/oder der Datenbank (DB) und/oder anderen Robotern (Rj≠i), der Optimierer (OE), dazu ausgeführt und eingerichtet ist, nach Anforderung durch einen Roboter (Ri), zumindest hinsichtlich eines vorgegebenen Parameters (P2) einen optimierten Steuerungsdatensatz SDi,P2(Am+1) zu ermitteln, wobei die Anforderung durch den Roboter (Ri), dann erfolgt, sofern die Kennzahl KP1(SDi(Am+1)) einer vorgegebenen Bedingung nicht genügt, und die Datenbank (DB), die den vom Optimierer (OE) optimierten Steuerungsdatensatz SDi,P2(Am+1) speichert und zur Ausführung der Aufgabe (Am+1) an den Roboter (Ri), bereitstellt.

Description

System zum Erstellen von Steuerungsdatensätzen für Roboter
Die Erfindung betrifft ein System zum Erstellen bzw. Optimieren von Steuerungsdatensätzen, die eine Steuerung und/oder Regelung eines Roboters zur Erfüllung von konkreten Aufgaben durch diesen Roboter definieren. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines ebensolchen Systems. Der Begriff„Steuerungsdatensatz" umfasst vorliegend Steuer- und/oder Regelungsdaten, bzw. Steuer- und/oder Regelungskommandos bzw. Steuer- und/oder Regelungsprogramme und Mischformen daraus. Durch Umsetzung des jeweiligen Steuerungsdatensatzes durch den Roboter erfolgt eine gezielte Beeinflussung von physikalischen oder anderen Größen des Roboters, wodurch der Roboter eine mit dem jeweiligen Steuerungsdatensatz verbundene Aufgabe löst, bspw. einen Fertigungsschritt an einem Montageband oder eine Handhabung eines Objekts ausführt. Die Begriffe„Steuerung" und„Regelung" werden dabei in ihrem fachüblichen Sinn verwendet.
Roboter werden heute an sich immer komplexer und können damit auch zunehmend komplexere Aufgaben erfüllen. Entsprechend werden die zur Erfüllung solcher komplexen Aufgaben erforderlichen Steuerungsdatensätze zur Steuerung/Regelung der Roboter ebenfalls zunehmend komplexer. Die zunehmende Vernetzung von Robotern und die Weiterentwicklung von sogenannten„Multiagentensystemen" erlauben heute zudem kollektive Lösungen zur Erstellung von Steuerungsdatensätzen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein System anzugeben, dass es erlaubt, optimierte Steuerungsdatensätze zur Steuerung und/oder Regelung von vernetzten Robotern zu ermitteln. Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
Die Aufgabe ist mit einem System zum Erstellen von Steuerungsdatensätzen für vernetzte Roboter gelöst. Das vorgeschlagene System umfasst mehrere Roboter R,, mit i = 1 , 2, 3, ... , n, und n > 2, einen Optimierer OE, und eine Datenbank DB, die über ein Datennetz miteinander vernetzt sind.
Die Vernetzung der Roboter R,, des Optimierers OE und der Datenbank DB ist vorzugsweise als Internet-basiertes Datennetz bzw. Kommunikationsnetz ausgestaltet. Die Vernetzung kann drahtgebunden oder drahtungebunden (bspw. mittels
Funkverbindung) oder als Mischform realisiert sein.
Der Begriff„Roboter" wird vorliegend weit gefasst verstanden. Er umfasst insbesondere: Roboter mit zumindest einer steuerbaren bzw. regelbaren Einheit, wie bspw. einem
Manipulator, einem Effektor, einem Antriebselement, einem Aktuator, einem Element zur Fortbewegung, einem Sensor. Weiterhin umfasst der Begriff„Roboter" insbesondere ansteuerbare oder regelbare Roboter mit lokaler oder verteilter Intelligenz, Humanoide, selbstlernende Roboter, semiautonom- und autonom agierende Roboter, flugfähige Roboter (Drohnen), schwimmfähige Roboter, tauchfähige Roboter, fahrfähige Roboter (autonomer Straßenverkehr), medizinisch nutzbare Roboter (bspw. OP-Roboter) und insbesondere Kombinationen daraus.
Das vorgeschlagene System zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass jeder Roboter R, zumindest aufweist: eine Steuereinheit SE, zur Steuerung und/oder zur Regelung des Roboters R,; eine Speichereinheit SPE, zur Speicherung von Steuerungsdatensätzen SDi(Ak), die jeweils die Steuerung des Roboters R, entsprechend einer vorgegebenen Aufgabe Ak ermöglichen, mit k = 0, 1 , 2, ... , m; eine Einheit EE, zur Vorgabe einer neuen Aufgabe Am+i für den Roboter R,, wobei gilt Am+i Ak; eine Einheit EH, zur Ermittlung eines Steuerungsdatensatzes SDi(Am+i) zur Ausführung der Aufgabe Am+i durch den Roboter R,, eine Bewertungseinheit BE,, die den von der Einheit EH, ermittelten
Steuerungsdatensatz SDi(Am+i) hinsichtlich zumindest eines Parameters P1 mit der Kennzahl KPi(SDi(Am+i)) bewertet, und eine Kommunikationseinheit KE, zur
Kommunikation mit dem Optimierer OE und/oder der Datenbank DB und/oder anderen Robotern Rj5ti.
Die Steuereinheit SE, ist vorteilhaft mit ansteuerbaren und/oder regelbaren Einheiten des Roboters R, verbunden. Sie umfasst vorzugsweise einen Prozessor zur Ausführung der Steuerungsdatensätze SD,, beziehungsweise von basierend auf den Steuerungs- datensätzen SD, erzeugten ausführbaren Programmen.
Ein Steuerungsdatensatz SD, erlaubt bzw. definiert eine konkrete Steuerung/Regelung des jeweiligen Roboters R, derart, dass bei Ausführung der Befehle des Steuerungsdatensatzes SDi(Ak) die Aufgabe Ak erfüllt ist. Der Begriff„Steuerdatensatz" wird vorliegend weit gefasst verstanden, er umfasst bspw. Steuerbefehle, logische Syntax, Parameter, Formeln, Daten, etc.
Die Steuerungsdatensätze SDi(Ak) sind für jeden Roboter vorzugsweise lokal, d.h. am Ort des Roboters, auf der Speichereinheit SPE, gespeichert. Die Speichereinheit SPE, kann bspw. ein handelsüblicher Massenspeicher sein. Der Begriff„Aufgabe Ak" wird vorliegend breit gefasst verstanden. Die Aufgabe Ak kann beispielsweise darin bestehen, den mechanischen, elektrischen und/oder sonstigen Zustand des Roboters R, in vorbestimmter Weise zu ändern und/oder durch Einwirkung des Roboters R, auf seine Umwelt, den Zustand der Umwelt in vorbestimmter Weise zu ändern.
Beispiel:
Eine Aufgabe kann in einem einfachen Fall bspw. darin bestehen, ein Objekt mit einem Greifarm des Roboters an einer Position P1 aufzunehmen, es an eine Position P2 zu verbringen und dort abzulegen. Allein für diese einfache Aufgabe gibt es eine Vielzahl von möglichen Steuerungsdatensätzen, die diese Aufgabe grundsätzlich erfüllen. Die Vielzahl von möglichen Steuerungsdatensätzen ergibt sich bspw. dadurch, dass zwischen den Punkten P1 und P2 unterschiedlichste Wege/T rajektorien unterschiedlich schnell oder langsam zurückgelegt werden können, etc.. Es wird vorliegend davon ausgegangen, dass ein Steuerungsdatensatz SDi(Ak) typischerweise eine Variante von mehreren möglichen Varianten zur Lösung der Aufgabe Ak angibt. D.h. eine Aufgabe Ak für den Roboter R, kann auch mit den Steuerungsdatensätzen SDi(Ak)', SDi(Ak)", SDi(Ak)"', ... gelöst werden, wobei die Anzahl der Hochkommas jeweils unterschiedliche Varianten des Steuerungsdatensatzes kennzeichnen. So kann sich, um im vorigen Beispiel zu bleiben, SDi(Ak)' und SDi(Ak)" beispielsweise in der
Geschwindigkeit unterscheiden, mit der der Greifarm zwischen den Positionen P1 und P2 verfahren wird.
Dem Roboter R, sind vorliegend für eine Anzahl von m Aufgaben Ak entsprechend eine Anzahl von m Steuerungsdatensätzen SDi(Ak) bekannt, wobei jeder Steuerungsdatensatz SDi(Ak) die Aufgabe Ak löst. Jeder Roboter R, verfügt damit über einen eigenen lokalen Fundus an Steuerungsdatensätzen SDi(Ak) zur Lösung bestimmter Aufgaben Ak. Die Einheit EE, zur (lokalen) Vorgabe einer neuen, unbekannten, d.h. noch nicht gelösten Aufgabe Am+i für den Roboter R,, weist vorzugsweise ein haptisches, akustisches und/oder ein optisches Eingabeinterface auf, mittels dem ein Nutzer die neue Aufgabe Am+i ein- bzw. vorgeben kann.
Um wiederum im vorherigen Beispiel zu bleiben, kann eine solche Aufgabe Am+i bspw. darin bestehen, das Objekt nicht an P2, sondern an P3 abzulegen, mit P2 P3. Alternativ oder zusätzlich kann die Einheit EE, ein elektronisches Dateninterface aufweisen, über das die neue Aufgabe Am+i bspw. per Computer vorgegeben werden können.
Die Einheit EH, ist vorteilhaft mit der Einheit EE, verbunden und umfasst bevorzugt einen Prozessor und eine Programmierung, die es erlaubt, auf Basis einer für den Roboter R, entsprechend vorgegebenen neuen Aufgabe Am+i einen Steuerungsdatensatz SDi(Am+i) zur Ausführung der Aufgabe Am+i zu ermitteln. Vorzugsweise ist die Einheit EH, selbstlernend ausgeführt und eingerichtet. Vorteilhaft erfolgt das Ermitteln des Steuerungsdatensatzes SDi(Am+i) automatisiert. Weiterhin vorteilhaft erfolgt die Ermittlung des Steuerungsdatensatzes SDi(Am+i) durch die Einheit EH, auf Basis der Steuerungs- datensätze SDi(Ak) für k = 0 bis m. Da bedeutet, dass bereits ermittelte und damit lokal bekannte Steuerungsdatensätze SDi(Ak) als Ausgangsbasis für die Erstellung des Steuerungsdatensatzes SDi(Am+i) herangezogen werden und beispielsweise der
Steuerungsdatensatzes SDi(Am+i) durch eine entsprechende Variation eines oder mehrerer der bekannten Steuerungsdatensätze SDi(Ak) an die neue Aufgabe Am+i ermittelt wird. Die Einheit EH, ermöglicht es mithin für den Roboter R, mit der lokal vorhandenen Rechenleistung Steuerungsdatensätze SDi(Am+i) zur Ausführung/Erfüllung neuer Aufgabe Am+i zu ermitteln.
Die Bewertungseinheit BE, ist vorteilhaft mit der Einheit EH, verbunden und umfasst bevorzugt einen Prozessor und eine Programmierung, die es erlaubt, den von der Einheit EH, ermittelten Steuerungsdatensatz SDi(Am+i) hinsichtlich zumindest eines Parameters P1 mit der Kennzahl KPi(SDi(Am+i)) zu bewerten. Ein solcher Parameter P1 kann bspw. der Energieaufwand oder die Zeit sein, die der Roboter R, benötigt, um die durch den Steuerungsdatensatz SDi(Am+i) definierten Ablauf vollständig oder teilweise umzusetzen. Die Kennzahl KPi(SDi(Am+i)) kann vorzugsweise als Qualitätsmaß verstanden werden, das die Qualität des Steuerungsdatensatz SDi(Am+i) hinsichtlich des Parameters P1 angibt. Natürlich sind eine Vielzahl anderer Parameter P1 denkbar, die je nach Anwendung oder Anforderungen alternativ oder zusätzlich gewählt werden können.
Insbesondere kann der Parameter P1 auch eine Kombinationen verschiedener (Unter-) Parameter, d.h. ein Parametervektor sein. Vorteilhaft werden die Kennzahlen KPi(SDi(Ak)) in den lokalen Speichereinheit SE, gespeichert und stehen somit für eine weitere Nutzung bereit.
Die Kommunikationseinheit KE, dient der Kommunikation mit dem Optimierer OE und/oder der Datenbank DB und/oder anderen Robotern R *, und ist vorteilhaft als digitale
Kommunikationsschnittstelle ausgebildet.
Das vorgeschlagene System zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass der Optimierer OE dazu ausgeführt und eingerichtet ist, nach Anforderung durch einen Roboter R, einen zumindest hinsichtlich eines vorgegebenen Parameters P2 optimierten Steuerungsdatensatz SDi,p2(Am+i) zu ermitteln, wobei die Anforderung durch den Roboter R, dann erfolgt, sofern die Kennzahl KPi(SDi(Am+i)) einer vorgegebenen Bedingung nicht genügt. Mit anderen Worten, falls der von der Einheit EH, ermittelte Steuerungsdatensatzes SDi(Am+i) hinsichtlich des Parameters P1 nicht die erforderliche Qualität (Kennzahl Kpi(SDi(Am+i)) genügt nicht einer vorgegebenen Bedingung) aufweist, dann wird vom Optimierer ein hinsichtlich des Parameters P2 optimierter Steuerungsdatensatz
SDi,P2(Am+i) ermittelt.
Der Optimierer kann als Einheit mit zumindest einem Prozessor und einer entsprechenden Programmierung im Datennetz realisiert sein. Die Rechenleistung und der Paralleli- sierungsgrad des Optimierers ist vorteilhaft um ein Vielfaches höher als die Rechen- leistung und der Parallelisierungsgrad einer Einheit EH,. Der Optimierer OE kann alternativ als kollaboratives Agentensystem im Datennetz ausgebildet sein, das zumindest die Einheiten EH, als Agenten umfasst, wobei die Ermittlung des optimierten
Steuerungsdatensatzes SDiiP2(Am+i) in einer, mehrerer oder allen Einheiten EH, erfolgt. Letztere Variante nutzt verteilte Rechenkapazitäten zur Lösung von komplexen
Optimierungsaufgaben im Rahmen eines sogenannten„Cloud-Computing".
Vorzugsweise ist der Optimierer OE selbstlernend ausgebildet, d.h. er nutzt vorhandenes Wissen, um neue Optimierungsaufgaben zu lösen, bspw. bereits von ihm ermittelte Steuerungsdatensätze SDiiP2(Ak), und ggf. zugeordnet ermittelte Kennzahlen KP2(SDi(Ak)). Vorteilhaft sind dem Optimierer OE auch die Steuerungsdatensätze SDi(Ak) der lokalen Roboter R, bekannt und werden zur Ermittlung der Steuerungsdatensätze SDiiP2(Ak) verwendet. Somit erfolgt die Ermittlung des optimierten Steuerungsdatensatzes SDi,p2(Am+i) vorteilhaft auf Basis bereits vom Optimierer OE ermittelter optimierter
Steuerungsdatensätze SDiiP2(Ak), mit k < m, und/oder bekannter Steuerungsdatensätze
Figure imgf000008_0001
In einer vorteilhaften Weiterbildung des vorgeschlagenen Systems sind die Parameter P1 und P2 identisch. In diesem Fall wird ein Steuerdatensatz hinsichtlich eines einheitlichen Parameters, bspw. des Energieverbrauch des Roboters, optimiert. Vorteilhaft ist der Parameter P1 und/oder der Parameter P2 ein Teilenergieverbrauch oder ein Gesamtenergieverbrauch des Roboters bei der Ausführung des jeweiligen Steuerungsdaten- satzes SD,, oder eine Teil- oder Gesamtzeitdauer, die der Roboter zur Ausführung der jeweiligen Steuerdaten SD, benötigt, oder eine Kombination daraus. Natürlich sind je nach Anwendung und Anforderung andere Größen und/oder Parameterkombinationen denkbar.
Beispiel:
Es sei P1 = P2 der Gesamtenergieverbrauch des Roboters bei der Ausführung eines kompletten Steuerungsdatensatzes SDi(Am+i). Weiterhin sei die Kennzahl KPi(SDi(Am+i)), eine Kennzahl, die den Gesamtenergieverbrauch des Roboters bei der Ausführung des kompletten Steuerungsdatensatzes SDi(Am+i) angibt. Die Kennzahl KPi(SDi(Am+i)) sei größer als ein vorgegebener Grenzwert, (d.h. die Umsetzung des Steuerungsdatensatzes SDi(Am+i) ist Energie-ineffizienter), so dass durch den jeweiligen Roboter R, eine
Anforderung an den Optimierer OE erfolgt, einen hinsichtlich des Gesamtenergieverbrauchs P2 optimierten Steuerungsdatensatz SDiiP2(Am+i) zu ermitteln. Dies kann auf unterschiedliche Arten umgesetzt werden. So kann der Optimierer OE den optimierten Steuerungsdatensatz SDiiP2(Am+i) auf Basis des von der Einheit EH, zuvor ermittelten Steuerungsdatensatzes SDi(Am+i) ermitteln. Alternativ kann der Optimierer OE den optimierten Steuerungsdatensatz SDiiP2(Am+i) auf Basis der vorgegebenen Aufgabe Am+i, und der Vorgabe, den zu ermittelnden Steuerungsdatensatz SDiiP2(Am+i) unter der Bedingung einer Optimierung des Parameters P2 zu ermitteln, neu ermitteln. Bei letzterer Alternative werden vorteilhaft der Steuerungsdatensatz SDi(Am+i) und die Kennzahl Kpi(SDi(Am+i)) bei der Ermittlung verwendet. Vorteilhaft erfolgt die Ermittlung des optimierten Steuerungsdatensatzes SDiiP2(Am+i) durch den Optimierer OE daher unter Nutzung der auf den Speichereinheiten SPE, gespeicherten Steuerungsdatensätze SDi(Ak) mit k = 0, 1 , ... , m und/oder der auf der Speichereinheiten SPE, gespeicherten Kennzahl KPi(SDi(Am+i)).
Vorteilhaft ist die Einheit EH, weiterhin derart ausgeführt und eingerichtet, dass die Ermittlung des Steuerungsdatensatzes SDi(Am+i) auf Basis von Kennzahlen KPi(SDi(Ak)) erfolgt, die für die Steuerungsdatensätze SDi(Ak), mit k = 0, 1 , ... , m, ermittelt wurden. Das ermöglicht vorteilhaft insbesondere solche Steuerungsdatensätze SDi(Ak) zur Ermittlung des Steuerungsdatensatzes SDi(Am+i) heranzuziehen, die bereits bestimmte Kennzahlen aufweisen, und somit bspw. einen besonders geringen Energiebedarf zur Umsetzung des Vorgangs oder einen besonders geringen Zeitaufwand für die vollständige
Ausführung/Umsetzung des Vorgangs durch den Roboter R, aufweisen.
Schließlich wird das vorgeschlagene System dadurch gekennzeichnet, dass die
Datenbank DB den von der Optimierungseinheit OE optimierten Steuerungsdatensatz SDi,p2(Am+i) speichert, und zur Ausführung der Aufgabe Am+i an den Roboter R, bereitstellt.
Vorteilhaft umfasst auch der Optimierer OE eine Bewertungseinheit BE0PT, die den vom Optimierer OE ermittelten optimierten Steuerungsdatensatz SDiiP2(Am+i) hinsichtlich zumindest eines Parameters P2 mit der Kennzahl KP2(SDi(Am+i)) bewertet.
Das vorgeschlagene System ermöglicht somit eine Optimierung eines lokal, d.h. am Ort eines Roboters R, erzeugten Steuerungsdatensatzes SDi(Am+i) hinsichtlich eines
Parameters P2 durch einen speziell für diese Aufgabe eingerichteten und ausgelegten Optimierer OE. Der Optimierer OE hat vorzugsweise Zugriff auf alle im (ggf. weltweiten) Datennetz bereits bekannten Steuerungsdatensätze SDi(Ak), SDiiP2(Ak) und zugeordnete Kennzahlen KPi(SDi(Ak)), KP2(SDi(Ak)). Der Optimierer ist in einer vorzugsweisen Variante derart ausgebildet, dass das Ermitteln des optimierten Steuerungsdatensatz SDiiP2(Am+i) im Rahmen des sogenannten„Cloud-Computing" erfolgt. So kann Wissen anderer, ggf. weltweit verteilter Roboter R, zu Steuer- bzw. Regelungsdatensätzen genutzt werden.
Die Datenbank DB umfasst vorzugsweise die Speichereinheiten SPE,. Die Datenbank DB kann eine oder mehrere im Datennetz verteilte digitale Speichereinheiten SPE, umfassen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb eines Systems, aufweisend mehrere Roboter R,, mit i = 1 , 2, 3, ... , n, und n > 2, einen Optimierer OE, eine Datenbank DB, die über ein Datennetz zum Datenaustausch miteinander vernetzt sind, wobei eine Steuereinheit SE, den Roboter R, steuert; eine Speichereinheit SPE, des Roboters R, Steuerungsdatensätze SDi(Ak) speichert, die jeweils die Steuerung des Roboters R, entsprechend einer vorgegebenen Aufgabe Ak ermöglichen, mit k = 0, 1 , 2, ... , m; über eine Einheit EE, des Roboters R, eine neue Aufgabe Am+i für den Roboter R, vorgebbar ist, wobei gilt: Am+i Ak; eine Einheit EH, des Roboters R, einen Steuerungsdatensatz SDi(Am+i) zur Ausführung der Aufgabe Am+i ermittelt, eine Bewertungseinheit BE,, die den von der Einheit EH, ermittelten Steuerungsdatensatz SDi(Am+i) hinsichtlich zumindest eines Parameters P1 mit der Kennzahl KPi(SDi(Am+i)) bewertet, der Optimierer OE nach Anforderung durch einen Roboter R, zumindest einen hinsichtlich eines vorgegebenen Parameters P2 optimierten Steuerungsdatensatz SDi,p2(Am+i) ermittelt, wobei die
Anforderung durch den Roboter R, dann erfolgt, wenn die Kennzahl KPi(SDi(Am+i)) einer vorgegebenen Bedingung nicht genügt, und die Datenbank DB die den von dem
Optimierer OE optimierten Steuerungsdatensatz SDi,p2(Am+i) speichert und zur
Ausführung der Aufgabe Am+i an den Roboter R, bereitstellt.
Vorteile und vorteilhafte Fortbildungen des Verfahrens ergeben sich durch analoge und sinngemäße Übertragung der vorstehend in Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen System gemachten Ausführungen. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematisierten Aufbau einer Variante des vorgeschlagenen
Systems. Fig. 1 zeigt einen schematisierten Aufbau einer Variante des vorgeschlagenen Systems zum Erstellen von Steuerungsdatensätzen für vernetzte Roboter, aufweisend drei Roboter Ri , R2, R3, einen Optimierer OE und eine Datenbank DB, die über ein Datennetz DN miteinander vernetzt sind. Jeder der Roboter R, mit i = 1 , 2, 3 weist auf: eine Steuereinheit SE, zur Steuerung und oder Regelung des Roboters R,; eine Speichereinheit SPE, zur Speicherung von Steuerungsdatensätzen SDi(Ak), die jeweils die Steuerung des Roboters R, entsprechend einer vorgegebenen Aufgabe Ak ermöglichen, mit k = 0, 1 , 2, ... , m; eine Einheit EE, zur Vorgabe einer neuen Aufgabe Am+i für den Roboter R,, wobei gilt Am+i Ak; eine Einheit EH, zur Ermittlung eines Steuerungsdatensatzes SDi(Am+i) zur Ausführung der Aufgabe Am+i durch den Roboter R,, eine Bewertungseinheit BE,, die den von der Einheit EH, ermittelten Steuerungsdatensatz SDi(Am+i) hinsichtlich zumindest eines Parameters P1 mit der Kennzahl KPi(SDi(Am+i)) bewertet, und eine Kommunikationseinheit KE, zur Kommunikation mit dem Optimierer OE und/oder der Datenbank DB und/oder anderen Robotern R *. Die Datenkommunikation zwischen dem jeweiligen Roboter R, und den ihm zugeordneten lokalen Einheiten (SE,, SPE,, ΕΗ,, ΕΕ,, BE, und KE,) ergibt sich in diesem Ausführungsbeispiel entsprechend der dargestellten Pfeile. Der Optimierer OE ist dazu ausgeführt und eingerichtet, nach Anforderung durch einen Roboter R, einen zumindest hinsichtlich eines vorgegebenen Parameters P2 optimierten Steuerungsdatensatz SDi,p2(Am+i) zu ermitteln, wobei die Anforderung durch den Roboter R, dann erfolgt, sofern die Kennzahl KPi(SDi(Am+i)) einer vorgegebenen Bedingung nicht genügt. Die Datenbank DB, speichert die vom Optimierer OE optimierten Steuerungs- datensätze SDi,p2(Am+i) und stellt diese zur Ausführung der Aufgabe Am+i an den Roboter R, bereit.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge- schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfigura- tion der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften
Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden
Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.

Claims

Patentansprüche
1. System zum Erstellen von Steuerungsdatensätzen für vernetzte Roboter,
aufweisend mehrere Roboter R,, mit i = 1 , 2, 3, ... , n, und n > 2, einen Optimierer OE und eine Datenbank DB, die über ein Datennetz miteinander vernetzt sind, wobei
- jeder Roboter R, zumindest aufweist: eine Steuereinheit SE, zur Steuerung und oder Regelung des Roboters R,; eine Speichereinheit SPE, zur Speicherung von Steuerungsdatensätzen SDi(Ak), die jeweils die Steuerung des Roboters R, entsprechend einer vorgegebenen Aufgabe Ak ermöglichen, mit k = 0, 1 , 2, m; eine Einheit EE, zur Vorgabe einer neuen Aufgabe Am+i für den Roboter R,, wobei gilt Am+i Ak; eine Einheit EH, zur Ermittlung eines Steuerungsdatensatzes SDi(Am+i) zur Ausführung der Aufgabe Am+i durch den Roboter R,, eine Bewertungseinheit BE,, die den von der Einheit EH, ermittelten Steuerungsdatensatz SDi(Am+i) hinsichtlich zumindest eines Parameters P1 mit der
Kennzahl KPi(SDi(Am+i)) bewertet, und eine Kommunikationseinheit KE, zur Kommunikation mit dem Optimierer OE und/oder der Datenbank DB und/oder anderen Robotern R *,
der Optimierer OE, dazu ausgeführt und eingerichtet ist, nach Anforderung durch einen Roboter R, zumindest hinsichtlich eines vorgegebenen Parameters P2 einen optimierten Steuerungsdatensatz SDi,p2(Am+i) zu ermitteln, wobei die Anforderung durch den Roboter R, dann erfolgt, sofern die Kennzahl
Kpi(SDi(Am+i)) einer vorgegebenen Bedingung nicht genügt, und
die Datenbank DB, die den vom Optimierer OE optimierten Steuerungsdatensatz SDi,p2(Am+i) speichert und zur Ausführung der Aufgabe Am+i an den Roboter R, bereitstellt.
2. System nach Anspruch 1 ,
bei dem der Parameter P1 und der Parameter P2 identisch sind.
3. System nach Anspruch 1 oder 2,
bei dem der Parameter P1 und/oder der Parameter P2 ein Teilenergieverbrauch oder ein Gesamtenergieverbrauch des Roboters bei der Ausführung des jeweiligen Steuerungsdatensatzes SD,, oder eine Gesamtzeitdauer, die der Roboter zur Ausführung der jeweiligen Steuerdaten SD, benötigt, oder eine Kombination daraus ist.
4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
bei dem die Einheit EH, jeweils selbstlernend ausgeführt und eingerichtet ist, wobei die Ermittlung des Steuerungsdatensatzes SDi(Am+i) auf Basis der Steuerungsdatensätze SDi(Ak) für k = 0 bis m erfolgt.
5. System nach Anspruch 4,
bei dem die Einheit EH, derart ausgeführt und eingerichtet ist, dass die Ermittlung des Steuerungsdatensatzes SDi(Am+i) auf Basis der Kennzahlen K(SDi(Ak)) erfolgt.
6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
bei dem der Optimierer OE selbstlernend ausgebildet ist, wobei die Ermittlung des optimierten Steuerungsdatensatzes SDiiP2(Am+i) auf Basis bereits ermittelter optimierter Steuerungsdatensätze SDiiP2 erfolgt.
7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
bei dem der Optimierer OE als kollaboratives Agentensystem im Datennetz ausgebildet ist, das zumindest die Einheiten EH, als Agenten umfasst, wobei die Ermittlung des optimierten Steuerungsdatensatzes SDiiP2(Am+i) in einer, mehrerer oder allen Einheiten EH, erfolgt.
8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
bei dem die Ermittlung des optimierten Steuerungsdatensatzes SDiiP2(Am+i) durch den Optimierer OE unter Nutzung der auf den Speichereinheiten SPE, gespeicherten Steuerungsdatensätze SDi(Ak) mit k = 0, 1 , m erfolgt.
9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
bei dem in den Speichereinheit SPE, die Kennzahlen KPi(SDi(Ak)) gespeichert sind.
10. Verfahren zum Betrieb eines Systems gemäß den Ansprüchen 1 bis 9, aufweisend mehrere Roboter R,, mit i = 1 , 2, 3, ... , n, und n > 2, einen Optimierer OE, eine Datenbank DB, die über ein Datennetz zum Datenaustausch miteinander vernetzt sind, wobei
eine Steuereinheit SE, den Roboter R, steuert; eine Speichereinheit SPE, des Roboters R, Steuerungsdatensätze SDi(Ak) speichert, die jeweils die Steuerung des Roboters R, entsprechend einer vorgegebenen Aufgabe Ak ermöglichen, mit k = 0, 1 , 2, ... , m; über eine Einheit EE, des Roboters R, eine neue Aufgabe Am+i für den Roboter R, vorgebbar ist, wobei gilt: Am+i + Ak; eine Einheit EH, des Roboters R, einen Steuerungsdatensatz SDi(Am+i) zur Ausführung der Aufgabe Am+i ermittelt, eine Bewertungseinheit BE,, die den von der Einheit EH, ermittelten Steuerungsdatensatz SDi(Am+i) hinsichtlich zumindest eines Parameters P1 mit der Kennzahl KPi(SDi(Am+i)) bewertet,
der Optimierer OE nach Anforderung durch einen Roboter R, zumindest einen hinsichtlich eines vorgegebenen Parameters P2 optimierten Steuerungsdatensatz SDi,p2(Am+i) ermittelt, wobei die Anforderung durch den Roboter R, dann erfolgt, wenn die Kennzahl KPi(SDi(Am+i)) einer vorgegebenen Bedingung nicht genügt, und
die Datenbank DB die den von dem Optimierer OE optimierten Steuerungsdatensatz SDi,p2(Am+i) speichert und zur Ausführung der Aufgabe Am+i an den Roboter R, bereitstellt.
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